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Jul 01, 2023

Preparação de gesso com alta pureza e alvura a partir do fosfogesso para sequestro mineral de CO2

Relatórios Científicos volume 13, Artigo número: 4156 (2023) Citar este artigo 916 Acessos 1 Citações 1 Detalhes da Altmetric Metrics O fosfogesso (PG) é um resíduo sólido gerado durante

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 4156 (2023) Citar este artigo

916 acessos

1 Citações

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

O fosfogesso (PG) é um resíduo sólido gerado durante o processo úmido de produção de ácido fosfórico. Várias impurezas reduzem consideravelmente a pureza, a brancura e a faixa de aplicação do PG. Este artigo analisa detalhadamente as propriedades físicas do PG e examina sistematicamente o conteúdo e a distribuição das impurezas. Com base nos resultados obtidos, é proposto um processo simples para a remoção eficiente de quase todas as impurezas do PG. A pureza e a brancura do gesso purificado (CaSO4) aumentaram significativamente para 99% e 92%, respectivamente. A migração de impurezas e o balanço material deste processo foram então analisados. Mais importante ainda, o gesso purificado apresentou alta eficiência de sequestro de CO2 para o sequestro mineral de CO2, através do qual foi obtido um produto de CaCO3 de alto valor agregado.

O fosfogesso (PG) é um resíduo sólido industrial perigoso da indústria de fosfato úmido1,2. A deposição generalizada desse pó fino, cinza claro a escuro, com leve odor e forte acidez tem sido associada a sérios problemas ambientais. Estima-se que mais de 200 milhões de toneladas de GP sejam geradas anualmente no mundo3. O PG é composto principalmente por CaSO4·2H2O e impurezas4. A presença destas impurezas no PG limita significativamente a sua aplicação. A pureza e a brancura do PG são de apenas aproximadamente 85% e 50%, respectivamente. Melhorar a pureza e a brancura do PG através da remoção de tais impurezas conferiria propriedades ópticas inerentes ideais e pode ser usado como um substituto para o recurso cada vez menor de gesso natural de alto grau5.

Os métodos atualmente aplicados para remoção de impurezas do fosfogesso eliminam principalmente a influência das impurezas de fósforo e flúor nos materiais de construção de gesso6,7,8,9,10. No entanto, o fosfogesso é produzido predominantemente nos subúrbios, o que limita a sua utilização mais ampla ou sofisticada e a distância de transporte11. Na verdade, o fosfogesso purificado (PPG), que seria caracterizado por alta pureza e brancura, teria boas perspectivas de aplicação. Existem evidências de que esse gesso purificado (CaSO4) pode ser usado como aditivo ou modificador em polímeros, como poli(cloreto de vinila) (PVC) e polilactídeo12, como agente de secagem química de alta qualidade utilizado para remoção de umidade13, ou como um promissor transportador de oxigênio para combustão em circuito químico (CLC)14.

Nos últimos anos, o uso do PG como matéria-prima para o sequestro mineral de CO2 tem atraído interesse significativo em pesquisas15,16. O teor de óxido de cálcio no PG chega a 32%, o que é uma boa matéria-prima para a captura de CO2. O produto CaCO3 não só possui uma ampla gama de aplicações, mas também pode contribuir para alcançar o armazenamento permanente de CO2 com baixo risco de detecção. Embora as impurezas no PG exerçam grande influência na qualidade do produto carbonatado e diminuam a conversão de carbonatação, o fosfogesso purificado é muito procurado tanto para a produção de carbonato de cálcio de valor agregado quanto para o sequestro mineral de CO2.

Neste trabalho foram estudadas as composições mineralógicas, formas e distribuição das impurezas no PG. Com base em nossos resultados, propomos um método de remoção de impurezas simples e eficiente que pode ser usado para remover quase todas as impurezas do PG. Além disso, foram examinadas as propriedades físicas do gesso purificado, analisado o mecanismo de migração das impurezas e estabelecido o equilíbrio material deste processo. Por fim, o gesso purificado obtido foi utilizado para segregar o CO2, processo pelo qual foi obtido carbonato de cálcio de alta pureza e alvura. Além disso, a eficiência do sequestro de CO2 também foi consideravelmente melhorada.

A matéria-prima PG utilizada neste estudo foi obtida da Sinochem Fuling Chemical Industry Co, Ltd. (Chongqing, China). Depois disso, o PG foi seco a 40°C por 12 horas para remover a água adsorvida. Foi colocado em um recipiente hermético e armazenado em temperatura ambiente até posterior análise. O gesso purificado foi então filtrado, lavado sucessivamente com água deionizada, seco a 80°C por 12 horas e colocado em recipiente hermético. O tributilfosfato de grau analítico (TBP) e o ácido sulfúrico foram adquiridos da Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.